JP4950291B2 - 作業車両および作業車両の制御方法 - Google Patents
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Description
4 作業機
5 エンジン
6 走行装置
7 冷却装置
9 制御部
16 第1油圧ポンプ
17 第2油圧ポンプ
60 トルクコンバータ
61 トランスミッション
71 油圧モータ
72 冷却ファン
83 デセル装置
C1−C5 クラッチ
LC ロックアップクラッチ
本発明の一実施形態に係る作業車両1の外観構成を示す側面図を図1に示す。この作業車両1は、ブルドーザであり、左右一対の走行体2と車両本体3と作業機4とを備えている。
エンジン5は、ディーゼルエンジンであり、燃料噴射ポンプ(図示せず)からの燃料の噴射量が調整されることにより、エンジン5の出力が制御される。燃料噴射量の調整は、燃料噴射ポンプに付設されたガバナが制御部9によって制御されることで行われる。ガバナとしては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、実際のエンジン回転数が制御部9によって設定されたエンジン回転数の指令値(以下「指令エンジン回転数」と呼ぶ)になるように、負荷に応じてエンジン回転数と燃料噴射量とを調整する。すなわち、ガバナは、指令エンジン回転数とエンジン回転数との差がなくなるように燃料噴射量を増減させる。
走行装置6は、エンジン5からの駆動力によって駆動され、車両を走行させるための装置である。走行装置6は、トルクコンバータ60と、トランスミッション61と、終減速装置62と、スプロケット63とを備えており、エンジン5の出力は、トルクコンバータ60、トランスミッション61、終減速装置62を介してスプロケット63に伝達される。
第1油圧ポンプ16は、PTO軸18を介してエンジン5の出力軸に連結されており、エンジン5からの駆動力によって駆動される。第1油圧ポンプ16は、冷却装置7を駆動するための圧油を吐出する。第1油圧ポンプ16は、可変容量型油圧ポンプであり、斜板駆動部21によって斜板の傾転角が変化されることにより、ポンプ容量が変化される。斜板駆動部21は、制御部9からの制御信号によって制御される。
冷却装置7は、第1油圧ポンプ16から供給される圧油によって駆動され、エンジン5を冷却する装置である。冷却装置7は、油圧モータ71と、油圧モータ71によって回転駆動される冷却ファン72と、ラジエータ73と、オイルクーラ74とを有する。
第2油圧ポンプ17は、PTO軸18を介してエンジン5の出力軸に連結されており、エンジン5によって駆動され、作業機4の油圧シリンダ14を駆動するための圧油を吐出する。第2油圧ポンプ17は、可変容量型油圧ポンプであり、斜板駆動部29によって斜板の傾転角が変化されることにより、ポンプ容量が変化される。斜板駆動部29は、制御部9からの制御信号によって制御される。エンジン5からの駆動力によって第2油圧ポンプ17が駆動されると、圧油が電磁切換弁23を介して作業機4の油圧シリンダ14に供給される。油圧シリンダ14に圧油が供給されると、油圧シリンダ14が伸縮することによってブレード13(図1参照)が駆動される。このようにエンジン5の馬力の一部は、作業機4を駆動するための作業馬力として消費される。
操作装置8は、運転室15に内装されており、オペレータによって操作されることにより操作信号を制御部9に送る。操作装置8は、シフトスイッチ81、走行レバー82、デセル装置83などを有する。
各種のセンサSN1−SN5には、第1作動油温度センサSN1、冷却水温度センサSN2、第2作動油温度センサSN3、エンジン回転数センサSN4、トランスミッション回転数センサSN5などがある。第1作動油温度センサSN1は、作動油タンク22に貯えられた第1作動油の温度を検出することにより、冷却装置7の油圧モータ71および作業機4の油圧シリンダ14を駆動させる第1作動油の温度(以下「第1作動油温度」と呼ぶ)を検出する。冷却水温度センサSN2は、エンジン5の冷却水の温度(以下「冷却水温度」と呼ぶ)を検出する。第2作動油温度センサSN3は、走行装置6の油圧クラッチLV,V1−V5を駆動させるための第2作動油の温度(以下「第2作動油温度」と呼ぶ)を検出する。エンジン回転数センサSN4は、エンジン5の実際の回転数であるエンジン回転数を検出する。トランスミッション回転数センサSN5は、トランスミッション61の出力軸の回転数を検出することにより、作業車両1の車速を検出する。これらのセンサSN1−SN5によって検出された各種の情報は検出信号として制御部9に入力される。
制御部9はマイクロコンピュータや数値演算プロセッサ等の演算処理装置を主体にして構成されており、制御データ等を記憶する記憶部90を有している。制御部9は、操作装置8からの操作信号、センサSN1−SN5からの検出信号、記憶部90に記憶された制御データなどに基づいて、エンジン5、走行装置6、冷却装置7、作業機4などの制御を行う。例えば、記憶部90には、エンジン回転数とエンジントルクとの関係を示すエンジンパワーカーブが記憶されており、制御部9は、エンジンパワーカーブに基づいてエンジン5を制御する。また、制御部9は、車速やエンジン回転数に基づいて自動的に、又は、シフトスイッチ81や走行レバー82の操作に応じて、トルクコンバータ60のロックアップクラッチLCの切換、トランスミッション61の前進用油圧クラッチC1、後進用油圧クラッチC2、変速用クラッチC3−C5の切換を行う。
この作業車両1では、制御部9は、冷却水温度、第1作動油温度、第2作動油温度およびエンジン回転数に基づいて冷却装置7を制御する。ここで、制御部9が行う冷却装置7の制御には、通常冷却制御と冷却抑制制御とがある。
まず、通常冷却制御について、図3に示すフローチャートに基づいて説明する。
次に、冷却抑制制御について説明する。冷却抑制制御は、エンジン回転数の増大を必要とする所定動作の実行時に、通常冷却制御よりも冷却装置7の運転を抑制する制御である。
まず、第11ステップS11では、冷却水温度、第1作動油温度、第2作動油温度が所定のオーバーヒート警告温度より低いか否かが判断される。オーバーヒート警告温度は、エンジン5や油圧モータ71等がオーバーヒートを起こすことを回避するために設定される温度であり、予め実験等により求められ記憶部90に記憶されている。冷却水温度、第1作動油温度、第2作動油温度の少なくとも1つがオーバーヒート警告温度以上である場合は、冷却抑制制御は開始されず、第25ステップS25において、通常冷却制御が行われる。これにより、エンジン5や油圧モータ71のオーバーヒートを防止することができる。冷却水温度、第1作動油温度、第2作動油温度の全てがオーバーヒート警告温度未満である場合は、第12ステップS12に進む。
第1〜第4モードのうち第1モードまたは第4モードによって冷却抑制制御が開始された場合には、図8に示すように、第18ステップS18および第19ステップS19において、冷却抑制制御の終了が判定される。第18ステップS18では、油圧クラッチC1−C5のモジュレーション完了時を基準時として、基準時からの経過時間が、所定の最大時間以下であるか否かが判断される。この所定の最大時間は、予め実験的に求められて記憶部90に記憶されている。また、第19ステップS19では、エンジン回転数が加速完了回転数以下か否かが判断される。加速完了回転数は、予め実験的に求められて記憶部90に記憶されている。第18ステップS18および第19ステップS19において、油圧クラッチC1−C5のモジュレーション完了時から所定の最大時間が経過するか、又は、エンジン回転数が所定の加速完了回転数に到達するか、の少なくとも一方の条件が満たされた場合には、第25ステップS25において通常冷却制御に戻ることにより、冷却抑制制御が終了される。油圧クラッチC1−C5のモジュレーション完了時からの経過時間が所定の最大時間以下であり、且つ、エンジン回転数が所定の加速完了回転数以下である場合は、第26ステップS26において、冷却抑制制御が継続される。
次に、第1〜第4モードの各モードにおける冷却抑制制御の具体例について説明する。
この作業車両1では、エンジン回転数の増大を必要とする上記の第1モードから第4モードの動作実行時に、冷却装置7の運転を抑制する冷却抑制制御が行われる。これにより、冷却装置7を駆動するためのファン馬力を低減させて、作業車両1を走行させるための走行馬力を増大させることができ、エンジン回転数および車速の加速性を向上させることができる。
(a)
上記の実施形態では、冷却ファン72の制御は、油圧モータ71を駆動する可変容量型の第1油圧ポンプ16の吐出量を制御することにより行われているが、本発明はこれに限定されず、例えば定容量型油圧ポンプと可変容量型油圧モータとを用いて油圧モータ71の容量を制御するようにしてよい。
上記の実施形態では、指令エンジン回転数の変化によって、第2モードの動作の実施が判定されているが、デセル装置83のオン・オフ状態を示す信号を制御部9へ出力するセンサが備えられ、このセンサからの出力信号に基づいて、第2モードの動作の実施が判定されてもよい。この場合、デセル装置83がオン状態からオフ状態に変更された出力信号が検知され、且つ、エンジン回転数が、通常値より小さい場合に、冷却抑制制御が行われる。
上記の実施形態において、冷却抑制制御時の上限ファン回転数データは、第1モードから第4モードのモード毎に異なる特性を有するものであってもよい。
上記の実施形態では、作業車両1としてブルドーザが例示されているが、他の作業車両に本発明が適用されてもよい。
上記の実施形態では、冷却抑制制御が行われる作業車両1の所定の動作として第1モードから第4モードの4つの動作を例示しているが、冷却抑制制御が行われる作業車両1の動作は上記のものに限られず、他の動作の実行時に冷却抑制制御が行われてもよい。
Claims (14)
- エンジンと、
前記エンジンからの駆動力によって駆動され、車両を走行させるための走行装置と、
前記エンジンからの駆動力によって駆動され、圧油を吐出する第1油圧ポンプと、
前記第1油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される冷却ファンを有し、前記エンジンを冷却する冷却装置と、
前記エンジンの実際の回転数であるエンジン実回転数を検出するエンジン回転数センサと、
前記エンジン実回転数から前記冷却ファンの上限ファン回転数を、前記エンジン実回転数と前記上限ファン回転数との関係を示す第1の上限ファン回転数データに基づいて決定する通常冷却制御と、前記エンジン実回転数から前記冷却ファンの上限ファン回転数を、前記エンジン実回転数と前記上限ファン回転数との関係を示す第2の上限ファン回転数データに基づいて決定し、前記第2の上限ファン回転数データは前記第1の上限ファン回転数データに比して前記エンジン実回転数が低い領域では同じファン回転数に、前記エンジン実回転数が高い領域では低いファン回転数に前記上限ファン回転数を設定することにより前記冷却装置の運転を抑制する冷却抑制制御とを実行可能であり、エンジン回転数の増大を必要とする所定動作の実行時には前記冷却抑制制御を行う制御部と、
を備える作業車両。 - 前記制御部は、前記エンジン実回転数が所定回転数に到達するか、又は、前記冷却抑制制御の開始時以降の所定の基準時から所定時間が経過するかの少なくとも一方の条件が満たされた場合に、前記冷却抑制制御を終了する、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記走行装置は、中立状態、前進状態および後進状態に変更可能なトランスミッションを有し、
前記制御部は、前記トランスミッションが中立状態から前進状態または後進状態に変更された場合に、前記冷却抑制制御を行う、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記走行装置は、複数の変速段に切替可能なトランスミッションを有し、
前記制御部は、車両の牽引力を算出し、前記牽引力が一定であり、且つ、前記トランスミッションがシフトダウンされた場合に、前記冷却抑制制御を行う、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記走行装置は、中立状態、前進状態および後進状態に変更可能なトランスミッションを有し、
前記トランスミッションは、油圧によって駆動されるクラッチを有し、
前記制御部は、前記トランスミッションが中立状態から前進状態または後進状態に変更された場合に、前記冷却抑制制御を行い、
前記基準時は、前記クラッチのモジュレーション完了時である、
請求項2に記載の作業車両。 - 前記走行装置は、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータを有し、
前記制御部は、前記ロックアップクラッチがオン状態からオフ状態に変更された場合に、前記冷却抑制制御を行う、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記制御部は、前記エンジン回転数の指令値が所定の第1回転数以下から前記第1回転数より大きい第2回転数以上の値に変更され、且つ、前記エンジン実回転数が前記第2回転数より小さい場合に、前記冷却抑制制御を行う、
請求項1に記載の作業車両。 - オン状態にされることにより前記エンジン回転数の指令値を通常値から低減させ、オフ状態にされることによって前記エンジン回転数の指令値を前記通常値に復帰させるデセル装置をさらに備え、
前記制御部は、前記デセル装置がオン状態からオフ状態に変更され、且つ、前記エンジン実回転数が前記通常値に対応した回転数より小さい場合に、前記冷却抑制制御を行う、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記走行装置は、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータを有し、
前記制御部は、前記ロックアップクラッチがオン状態からオフ状態に変更された場合に、前記冷却抑制制御を行い、
前記基準時は、前記冷却抑制制御の開始時である、
請求項2に記載の作業車両。 - 前記エンジンによって駆動され、圧油を吐出する第2油圧ポンプと、
前記第2油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される作業機と、
をさらに備え、
前記走行装置は、油圧によってクラッチの係合状態が切り換えられることによって変速段の切替を行うトランスミッションを有し、
前記冷却装置は、油圧によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータによって回転駆動される冷却ファンとを有し、前記エンジンの冷却水と、前記作業機および前記油圧モータに供給される圧油と、前記クラッチに供給される圧油とを冷却し、
前記制御部は、前記エンジンの冷却水の温度と、前記作業機および前記油圧モータに供給される圧油の温度と、前記クラッチに供給される圧油の温度と、の少なくとも1つが所定のオーバーヒート警告温度以上である場合は、前記冷却抑制制御を行わない、
請求項1に記載の作業車両。 - オン状態にされることにより前記エンジン回転数の指令値を通常値から低減させ、オフ状態にされることによって前記エンジン回転数の指令値を前記通常値に復帰させるデセル装置をさらに備え、
前記走行装置は、中立状態、前進状態および後進状態に変更可能であり且つ複数の変速段に切替可能なトランスミッションと、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータとを有し、
前記制御部は、停止状態からの発進、又は、前後進の切換が行われる第1モードと、前記デセル装置がオン状態からオフ状態に切り替えられる第2モードと、前記ロックアップクラッチがオン状態からオフ状態に切り替えられる第3モードと、前記トランスミッションがシフトダウンされ且つ車両の牽引力が一定である第4モードとのうちのいずれかが実行された場合に前記冷却抑制制御を行う、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記走行装置は、複数の変速段に切替可能なトランスミッションを有し、
前記トランスミッションは、油圧によって駆動されるクラッチを有し、
前記制御部は、車両の牽引力を算出し、前記牽引力が一定であり、且つ、前記トランスミッションがシフトダウンされた場合に、前記冷却抑制制御を行い、
前記基準時は、前記クラッチのモジュレーション完了時である、
請求項2に記載の作業車両。 - 前記制御部は、前記エンジン回転数の指令値が所定の第1回転数以下から前記第1回転数より大きい第2回転数以上の値に変更され、且つ、前記エンジン実回転数が前記第2回転数より小さい場合に、前記冷却抑制制御を行い、
前記基準時は、前記冷却抑制制御の開始時である、
請求項2に記載の作業車両。 - エンジンと、前記エンジンからの駆動力によって駆動され、車両を走行させるための走行装置と、前記エンジンからの駆動力によって駆動され、圧油を吐出する第1油圧ポンプと、前記第1油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される冷却ファンを有し、前記エンジンを冷却する冷却装置と、を備える作業車両の制御方法であって、
前記エンジンの実際の回転数であるエンジン実回転数を検出するステップと、
エンジン回転数の増大を必要とする所定動作の実行時であるか否かを判断するステップと、
前記所定動作の実行時ではない場合に、前記エンジン実回転数から前記冷却ファンの上限ファン回転数を、前記エンジン実回転数と前記上限ファン回転数との関係を示す第1の上限ファン回転数データに基づいて決定する通常冷却制御を行うステップと、
前記所定動作の実行時である場合に、前記エンジン実回転数から前記冷却ファンの上限ファン回転数を、前記エンジン実回転数と前記上限ファン回転数との関係を示す第2の上限ファン回転数データに基づいて決定し、前記第2の上限ファン回転数データは前記第1の上限ファン回転数データに比して前記エンジン実回転数が低い領域では同じファン回転数に、前記エンジン実回転数が高い領域では低いファン回転数に前記上限ファン回転数を設定することにより前記冷却装置の運転を抑制する冷却抑制制御を行うステップと、
を備える作業車両の制御方法。
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